KR100548911B1 - 일체식 복합교대 교량 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

보강토 옹벽과 교각으로 형성되는 복합교대 교량을 구성함에 있어서, 교각의 기둥을 부재의 축강성에 비해 휨에 대한 유연성이 큰 철근 콘크리트 다주형 연성기둥으로 형성하고, 교각을 1, 2차 코핑부로 연차적 시공방법으로 타설하면서 교각과 상부거더 및 상부슬래브를 일체화 된 강결 구조로 형성하고, 연결슬래브도 교각의 흉벽부에 일체화 된 구성으로 형성함을 특징으로 하여, 종래의 일반 교대, 일체식 교대, 복합교대들의 단점들을 제거하고 장점들은 취합하여, 교각에 상부거더를 지지하기 위한 교량받침 및 상부슬래브와 교각 코핑 사이를 연결하는 신축이음장치를 근본적으로 제거하여, 복합교대 교량의 시공 공기의 단축과 시공성을 향상시키고, 교량의 구조적 안전성과 내구성을 향상시키면서 교량의 수명도 연장시키며, 교량의 유지관리사항도 감소시켜 경제성을 높이며, 고(高) 교대의 안전성 확보가 용이하고, 흉벽구조의 안전성을 증대시키며, 교량을 주행하는 차량의 주행성도 향상시키고 소음을 감소시킬 수 있으며, 궁극적으로 경제성 및 시공성이 우수하면서도 성능도 우수하여 복합교대 교량의 적용을 활성화시킬 수 있는 일체식 복합교대 교량 및 그 시공방법을 제공함에 있다.

교량,교각,일체식 복합교대,연성기둥,코핑,상부거더,상부슬래브,연결슬래브

Description

일체식 복합교대 교량 및 그 시공방법{bridge and construction process with integral pier-type mixed abutment}

도 1은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 구성 개요도

도 2는 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 전체 시공방법 개요도

도 3은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량 구성 중 연성기둥 단면 구성도

도 4는 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 구성 중 연성기둥 사시도

도 5는 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 구성 중 연성기둥과 1차 코핑부 단면 개요도

도 6은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 구성 중 연성기둥과 1차 코핑부의 사시도

도 7은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 1차 코핑부에 상부거더를 거치한 상태를 보인 사시도

도 8은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 1차 코핑부에 상부거더를 거치하고 상부슬래브와 함께 2차 코핑부를 강결구조로 타설한 상태를 보인 단면 개요도

도 9는 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 1차 코핑부에 상부거더를 거치하고 상부슬래브와 함께 2차 코핑부를 타설하기 위한 강결 철근의 배근도

도10은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 1차 코핑부에 상부거더를 거치하고 상부슬래브와 함께 2차 코핑부를 강결구조로 타설한 상태를 보인 사시도

도11은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 2차 코핑부를 강결 구조로 타설한 후에 연결슬래브를 타설한 상태를 보인 단면 개요도

도12는 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 2차 코핑부를 강결 구조로 타설한 후에 연결슬래브를 타설한 상태를 보인 사시도

도13은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 시공방법 중 1차 코핑부에 상부거더를 거치한 상태에서의 구조계 개요도

도14는 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량의 완성 후 구조계 개요도

도15는 종래의 일반적 교대의 구성 개요도

도16은 종래의 일체식 교대의 구성 개요도

도17은 종래의 복합 교대의 구성 개요도
도18은 본 발명에 의한 일체식 복합교대 교량에 실시되는 일 예 보강토 옹벽구성의 일 부분 사시도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

20:종래의 일 예 일반적 교대 21:파일

22:교대벽체 22a:교대 기초판 22b:교대 흉벽

23:성토부 23a:앞 성토부 24:교량받침

25:상부거더 26:상부슬래브 27:신축이음장치

28:연결슬래브 29:강봉(다우웰바)

La:앞 성토부 밑면의 길이 H:성토고

30:종래의 일 예 일체식 교대 교량

32:일체식 교대 벽체 32a:교각 코핑

33:탄성고무판 34:연결슬래브용 연결철근

40:종래의 일 예 복합교대 41:교각기초물

42:교각기둥 42a:교각 코핑 43:코핑 흉벽

44:옹벽 45:성토부 46:완충재

50:본 발명의 일 실시예 일체식 복합교대 교량 51:성토부

52:보강토 옹벽 52a:띠형 보강 판재 53:상부거더

54:상부슬래브 55:연결슬래브 56:완충재

60:연성 교각 61:교각기초물 62:연성기둥

63,64:1, 2차 코핑부 65:강결부 보강철근 66:연결철근

본 발명은 시공성 및 경제성이 우수하면서도 성능이 우수한 일체식 복합교대(Integral Pier-type mixed Abutment)교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.

교량의 구성에서 시, 종점부에 설치되는 종래의 교대의 형식은 교량의 시공요건 및 선택하는 구조형식에 따라서 일반 교대, 일체식 교대(일명 무 조인트식 교대), 복합교대 등의 다양한 교대 형식이 제공되어 있다.

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일반 교대의 구성은 도15에 도시한 종래의 일 예 일반적 교대(20)의 구성과 같이, 교량의 시, 종점부에서 지면과 성토부(23)에 수 개의 파일(21)로 지지되는 철근콘크리트제의 교대벽체(22)와, 이 교대벽체(22)의 앞쪽에 일정 구배로 설치되는 앞 성토부(23a)를 구비하며, 이 교대벽체(22)의 상단에는 교량받침(베어링) (24)으로 상부거더(25)를 지지하면서, 상부거더(25)의 상면에 타설되는 상부슬래브 (26)의 온도에 의한 신축을 수용하기 위하여 상부슬래브(26)와 교대 흉벽(22b) 사이에 신축이음장치(27)를 구비하며, 상기 교대 흉벽(22b)의 외측단에서 성토부(23)의 도로면과 연결하도록 강봉(다우웰바)(29)에 의하여 단순보 구조로 연결슬래브 (28)를 설치한 구성이다.

이러한 일반 교대의 구성은, 앞 성토부(23a)의 축조작업이 매우 어렵고 시공비가 많이 소요될 뿐 아니라,

교대 배면에 작용하는 수평 토압이 교대 높이가 높을 수록 증가되어 교대의 안전성 확보가 불리하여 교대의 적용높이가 제한된다. 이러한 안전성 확보와 교대 높이의 제한을 해소하기 위해 앞 성토부(23a)를 설치하는 경우도 있는 바, 이 경우에는 앞 성토부(23a)의 설치 길이 만큼 교량의 길이가 길어지게 되어 교량 전체의 시공비도 높아지는 단점이 있다.

또한 상기 일반 교대의 구성은 교대벽체(22)에 상부거더(25)가 교량받침 (24)으로 거치되어 있으므로서, 상부거더(25)의 신축작용을 교량받침(24)이 흡수하여 교대벽체(22)의 안전성이 어느 정도 확보되는 장점은 있으나, 교량받침(24) 및 신축이음장치(27)의 손상과 파손이 자주 발생하여 교량의 내구성을 저하시키는 큰 요인이 되고 있다. 따라서 주기적인 유지관리가 필요하고 보수, 보강으로 인한 비용지출이 발생되고 있으며, 신축이음장치(27)의 설치로 인하여 도로부와 교대부 접속지점에 틈이 형성되어, 차량 주행성이 떨어지고 충격에 의한 소음이 발생하는 단점도 있다.

또한 교대 흉벽(22a)의 외측단에 강봉(29)으로 연결되어 성토부(23)와 연결하는 연결슬래브(28)의 구조는 단순보 구조로 설치 된 구성이어서, 차량 주행에 따른 지속적인 반복 하중에 의하여 연결슬래브(28)가 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

상기한 일반 교대의 문제점들을 일부 해결하고자 제공 된 것으로는 일체식 교대가 있다.

일체식 교대는 일반 교대의 문제점들 중에서 교대벽체(22)에 상부거더 (25)를 교량받침(24)으로 거치하고 신축이음장치(27)를 사용함에 따른 문제점들을 해결하고자, 교각의 상단부에 교량받침과 신축이음장치를 사용하지 않고 상부거더를 거치한 상태에서 철근콘크리트 타설로 상부슬래브까지 일체화시킨 형식으로, 그 일 예는 한국 공개특허공보 제2000-44699호로 공개 된 선 발명에 개시되어 있다.

이 선 발명에 개시되어 있는 일체식 교대 교량의 구성은 도16에 도시한 일 예 일체식 교대 교량(30)의 구성과 같이, 교량의 시, 종점부에서 지면과 성토부(23)에 1열로 항타(杭打) 매입 된 수 개의 강재(鋼材) "H"형 파일(21)로 지지되는 철근콘크리트제의 일체식 교대 벽체(32)와, 이 일체식 교대 벽체(32)의 저면에서 수 개의 "H"형 파일(21) 후면에는 성토부(23)를, 앞쪽에는 일정 길이의 밑면의 길이(La)와 성토고(H)를 갖는 일정 구배 경사면으로 설치되는 앞 성토부(23a)를 구비하는 점에서는 전술한 일 예 일반적 교대(20)의 구성과 유사하다.

다른 점은 일체식 교대 벽체(32)의 상단에 거치되는 상부거더(25)를 교량받침(24)을 사용하지 않고 단순한 탄성고무판(33)으로 받쳐 지지시키고, 상부거더 (25)의 상면에 타설되는 상부슬래브(26)와 교각 코핑(32a) 사이에 신축이음장치 (27)도 사용하지 않은 상태에서, 교각 코핑(32a)의 외측단으로 연결슬래브용 연결철근(34)을 돌출되게 배근한 후에 일체식 교대 벽체(32)의 상단 전체와 상부거더(25)의 일부분과 상부슬래브(26)까지 일체로 덮으면서 콘크리트로 일차 타설하며, 양생 된 후에 교각 코핑(32a)의 외측단에 돌출 된 연결철근(34)에 잇대어서 성토부(23)의 도로면과 연결되도록 연결슬래브(28)를 교각 코핑(32a)의 외측단에 일체화시켜 타설하는 구성이다.

상기와 같은 일체식 교대 교량(30)의 시공방법 및 구성에 의하면, 교대의 상단부재인 일체식 교대 벽체(32)와 코핑(32a)이 상부거더(25)의 거치부와 상부슬래브(26)와 함께 콘크리트에 의하여 일체로 구성되는 무 조인트 방식이므로, 종래의 일반 교대(20)를 채택하는 교량에서 교대벽체(22)와 상부거더(25) 및 상부슬래브(26)를 교량받침(24)과 신축이음장치(27) 등을 사용함에 따른 문제점들을 해결하여 교량의 내구성 증대, 조인트부재의 유지관리 및 보수, 보강에 따른 비용의 감축효과, 신축이음장치(27)의 제거로 인한 차량 주행성 향상 및 소음 억제의 효과를 얻을 수 있다.

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그러나 상기한 장점들에도 불구하고 일체식 교대 교량(30)은 그 구성 상 다음과 같은 문제점들을 갖고 있다.
상기 선 발명의 일체식 교대 교량(30)은, 교대벽체(32)와 기초 말뚝인 강재 "H" 형 파일(21)의 구성에 있어서, 성토부(23)와 앞 성토부(23a)의 토압에 의한 수평하중 및 상부거더(25) 및 상부슬래브(26) 측으로부터의 수직하중을 받는 복잡한 구조형식으로 구성되어 있어서, 구조해석에서 구조적 경계조건(boundary condition)이 복잡하고 불명확하여, 구조설계가 어렵고 이상응력의 발생 여부와 그 강도의 예상이 어려울 뿐 아니라 그에 대한 대처 설계가 매우 어렵다.
또한 교대벽체(32)와 기초 말뚝인 강재 "H" 형 파일(21)의 구조 해석과 설계가 정상적으로 이루어지더라도, 여러 개의 강재 "H" 형 파일(21)들은. 하나 하나씩 항타에 의하여 지면에 일정 깊이 타입 시공하는 구성이어서, 시공시 파일 항타 작업에 높은 소음이 발생하여 주변 환경에 상당한 공해를 유발하는 문제점이 있고,
항타에 의하여 지면에 매입되는 강재 "H" 형 파일(21)들은 설계치에 따른 매입 위치와 기울기 등이 즉, X,Y,Z 축이 의도된 대로 정확하게 시공되지 못하고 부정확한 시공오차가 필연적으로 발생 할 수 밖에 없는 구성이어서, 이러한 강재 "H" 형 파일들의 시공오차에 의한 이상응력에 의하여 구조물의 과대응력 발생을 회피할 수 없다.
또한 "H"형 파일(21)들의 전, 후면부와 교대 벽체(32)의 후면부와 밑면부에, 필수적으로 성토부(23)와 앞 성토부(23a)가 구비되어야 하는 구성이어서,
교량의 시공 후 사용 중에는, 성토부(23)와 앞 성토부(23a) 흙과 접촉되는 여러 개의 "H"형 파일(21)들의 전, 후면부와 교대 벽체(32)의 후면부와 밑면부가 토압에 의한 수평하중(수평력)에 직접적으로 구속되므로, 지진 등에 의하여 지면이나 성토부 측에서 과대 응력이 발생되면, 불명확한 구조적 거동에 의한 이상응력으로 구조물이 균열될 수 있어, 내진성 등의 안전성 확보가 어려운 문제점이 있고, 이에 대처하기 위해서는 과대 설계가 수반되어야 하므로 시공비가 대폭 높아지는 문제점이 있다.
또한 상기 "H"형 파일(21)들의 전면부에는 일정 길이의 밑면의 길이(La)와 성토고(H)를 갖는 경사면의 앞 성토부(23a)가 반드시 구비되어야하므로, 앞 성토부(23a)의 밑면의 길이(La)에 비례하여 교량의 길이가 길어지는 문제점과 시공비가 높아지는 문제점 및 교대 전면부의 공간 활용성이 낮은 문제점이 있다.
또한 교대가 설치되는 지리적 여건 상, 앞 성토부(23a)를 도저히 축조할 수 없는 지형에서는 적용이 불가능한 지형적 한계성의 문제점이 있으며,
앞 성토부(23a)의 구성은 밑면의 길이(La)와 성토고(H)가 비교적 작은 규격으로 한정되는 교대 설치 높이 한계성의 특성이 있으므로, 이에 따라 당연히 교대의 높이가 제한되어 중, 소형의 낮은 교량에 만 적용할 수 있고, 고가(高架) 교량의 교대에는 전혀 적용할 수 없는 활용 용도가 제한되는 문제점을 가지고 있다.

상술한 바와 같은 일반 교대(20)와 일체식 교대 교량(30)의 문제점들 중에서 앞 성토부(23a) 축조에 따른 문제점을 해결하고자 제공 된 교대 형식으로는 복합교대 형식이 있다.

복합교대 교량은, 교량의 시, 종점부에서 앞 성토부(23a)를 제거하기 위하여 교대 대신에 옹벽과 교각을 조합하여 교대기능을 수행하는 형식이다.

복합교대 교량의 일반적인 형태는 도17에 도시한 일 예 복합교대(40)의 구성과 같이, 교각기초물(41)과 교각기둥(42)으로 받쳐지는 교각 코핑(42a)과, 상기 교각 코핑(42a)과 분리 된 상부거더(25)를 받쳐 지지하는 교량받침(24)과, 상부슬래브(26)의 온도에 의한 신축을 수용하기 위하여 상부슬래브(26)와 코핑 흉벽(43) 사이에 설치되는 신축이음장치(27)와, 상기 교각 코핑(42a)과 일정 간격을 두고 성토부(45)를 지지하도록 설치 된 옹벽(44)과, 상기 코핑 흉벽(43)의 외측단에서 옹벽(44)의 상단부에 얹혀지면서 성토부(45)를 연결하도록 강봉(29)에 의하여 단순보 구조로 설치 된 연결슬래브(28)로 구성되어 있다.

이와 같은 복합교대(40)의 구성은, 교량의 시, 종점부에서 교대의 구성이, 지면에 매입 구축 된 교각기초물(41)에 세워진 교각기둥(42)으로 받쳐지는 상부구보물 지지체인 교각 코핑(42a)과, 상기 교각 코핑(42a)과 일정 간격을 두고 성토부(45)를 지지하도록 설치 된 옹벽(44)으로 구성되어 있음으로서, 교대의 상부지지 기능과 성토부 지지기능을 각각 분리하여, 전술한 일반 교대(20)와 일체식 교대 교량(30)의 공통 구성인 앞 성토부(23a)가 제거되는 특징을 갖는다.

따라서 교량을 상기 복합교대(40)의 구성을 적용하여 시공하면, 전술한 일반 교대(20)와 일체식 교대 교량(30)에서의 문제점들인, 앞 성토부(23a) 축조에 따른 문제점을 원천적으로 해결하여, 고가 교량에 적용이 용이하면서 성토고가 높은 경우에도 교대의 안전성 확보가 유리하며, 교대 앞의 앞 성토부 흙 쌓기가 불필요하여 교대의 시공이 간편하고, 교량의 연장 축소 효과가 있어 경제성이 높은 장점을 갖는다.

그러나 이러한 복합교대의 구성에서는 교각 코핑(42a)과 상부거더(25)의 조인트 방식이 상술한 제반 문제점을 갖는 교량받침(24) 및 신축이음장치(27)를 동일하게 사용하는 구성이므로, 교량의 내구성과 유지관리 및 성능면에서 동일한 문제점을 갖고 있으며, 최근에는 교량받침 및 신축이음장치의 제품 내구성과 기능성을 향상시켜서 상기한 문제점들의 일부를 해결하고자하고 있으나, 지금까지 만족스러운 효과는 얻지 못하고 있는 실정이다.

또한 연결슬래브(28)는 옹벽(44)의 상단과는 완충재(49)를 개재하고, 성토부(45)의 상면과는 직접 접속하는 구성의 단순보 구조이어서, 옹벽(44)과 연결슬래브(28)의 접속부에서 파손 등이 발생하며, 옹벽(44) 구조물이 반복적인 수직하중을 받아 옹벽의 수직하중에 대한 안전성 확보에 상당한 어려움이 있었던 것이다.

이와 같이 지금까지 제공되어 있는 일반 교대, 일체식 교대, 복합교대의 구성들은 각각 시공요건에 따라 적용되고 있으나 여러가지 문제점이 있어, 보다 우수한 시공성과 경제성 및 성능을 갖춘 교대 형식이 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 복합교대 교량의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 복합교대 교량을 구성함에 있어서, 교대 교각의 기둥을 철근 콘크리트제의 연성기둥으로 형성하고, 이 철근 콘크리트제의 연성기둥의 상단부에 상부거더 끝단부와 상부슬래브와 연결슬래브를 일체화 된 강결구조의 철근 콘크리물로 형성함을 특징으로 하여,

교각에 상부거더를 지지하기 위한 교량받침 및 상부슬래브와 교각 코핑 사이를 연결하는 신축이음장치를 근본적으로 제거하여 무 조인트 형식으로 구성하여, 복합교대 교량의 시공 공기의 단축과 시공성을 향상시키고, 교량의 구조적 안전성과 내구성을 향상시키면서 교량의 수명도 연장시키며, 교량의 유지관리사항도 감소시켜 경제성을 높이며, 고가(高架) 교대의 안전성 확보가 용이하고, 옹벽구조의 안전성을 증대시키며, 교량을 주행하는 차량의 주행성도 향상시키고 소음을 감소시킬 수 있으며, 궁극적으로 경제성 및 시공성이 우수하면서도 성능도 우수하여 복합교대 교량의 적용을 활성화시킬 수 있는 일체식 복합교대 교량 및 그 시공방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일체식 복합교대 교량의 구성은,

성토부에 수평으로 매입되는 띠형 보강 판재들에 의하여 각각의 후면부가 연결 지지되는 수 개의 조립식 판재로 된 성토부 보강용의 보강토 옹벽과, 이 보강토 옹벽의 외측편으로 일정 간격을 두고 설치 된 교각으로 이루어진 복합 교대가 적용되는 교량에 있어서,

지면에 매입 된 철근콘크리트 기초구조물에 지지되는 적어도 1개 이상의 철근콘크리트 연성기둥과;

이 연성기둥들의 상단면에 걸쳐서 상부거더들의 끝단부를 받쳐 지지하도록 형성 된 1차 코핑부와;

상기 1차 코핑부의 외측편과 상부거더들 끝단부 사이와 상부슬래브에 걸쳐서 배근되는 강결부 보강철근과;

상기 1차 코핑부와, 상기 1차 코핑부에 받쳐진 상부거더들의 끝단부와, 상부슬래브와, 강결부 보강철근, 연결슬래브를 위한 연결철근이 일체로 타설되어 강결 코핑부로 일체화 된 철근콘크리트 2차 코핑부와;

상기 2차 코핑부의 외측단에 잇대어서 옹벽의 상단부로 일정 길이 연장되게 돌출 된 연결철근과 함께 일체로 타설 된 철근콘크리트 연결슬래브로 구성함을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 일체식 복합교대 교량의 구성에서 바람직하게는, 상기 연결슬래브의 하단면에서 보강토 옹벽의 상단부 간에 고무 계열의 완충재를 개재시켜 구성할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일체식 복합교대 교량의 시공방법은,

보강토 옹벽과 교각으로 이루어진 복합 교대를 시공함에 있어서, 교각 기초물에 적어도 1개 이상의 철근콘크리트 연성기둥을 세워 설치하는 연성기둥 시공단계와,

상기 단계로 시공 된 연성기둥의 상단에 상부거더들을 직접적으로 받쳐 지지하는 1차 코핑부를 타설 시공하는 1차 코핑부 시공단계와,

상기 단계로 시공 된 연성기둥 1차 코핑부의 상단면에 상부거더들을 받쳐 지지하는 상부거더 거치단계와,

상기 1차 코핑부의 상방 및 상기 1차 코핑부의 상단면에 거치 된 상부거더들의 사이 및 상부 슬래브의 타설위치에 걸쳐 설치되는 강결부 보강철근 배근 및 연결슬래브 설치를 위한 연결철근을 배근하는 강결부 보강철근 시공단계와,

상기 연성기둥의 1차 코핑부와 이들에 받쳐진 상부거더들 일부분을 일체화시키면서 상부슬래브를 함께 일체로 콘크리트를 타설하는 2차 코핑부 시공단계와,

상기 단계로 시공 된 교각코핑과 상부거더와 상부슬래브 일체형 2차 코핑부 의 외측 상단에서 보강토 옹벽의 상단부를 거쳐 일정 길이 연장 된 철근콘크리트 연결슬래브를 일체로 타설 형성하는 연결슬래브 시공단계로 구성함을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 일체식 복합교대 교량 시공방법의 구성에서 바람직하게는, 상기 단계로 시공 된 철근 콘크리트 구조물 연결슬래브의 하단면과 보강토 옹벽의 상단부 간에 완충재를 설치하는 고무계열의 완충재 설치단계로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부 된 일 실시예의 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1 내지 도14에는 본 발명에 의한 일 실시예 일체식 복합교대 교량(50)의 구성 및 이를 위한 시공방법의 개요도가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 일 실시예 일체식 복합교대 교량(50)에서 부호 51은 성토부, 부호 52는 수 개의 상하 좌우 맞춤 조립식 판재들로 형성된 보강토 옹벽, 부호 52a는 보강토 옹벽(52)을 형성하는 각각의 조립식 판재들의 후면부에 끝단부가 연결되고 성토부(51)에 일정 길이 매입되는 띠형의 보강 판재(도18 참조), 부호 53은 수 개의 비임형 상부거더, 부호 54는 상부슬래브, 부호 55는 연결슬래브를 각각 표시한다.

부호 60은 연성 교각 전체를 표시하는 것으로서, 이 연성 교각(60)은 지면에 매입형으로 구축되는 철근콘크리트제 교각기초물(61)과, 상기 교각기초물(61)에 연결되어 타설되는 수 개의 철근콘크리트제의 연성기둥(62)과, 상기 수 개의 연성기둥(62)의 상단에 걸쳐서 1, 2차 단계로 상부거더(53)의 일측 단부와 상부슬래브(54)를 일체화시키도록 철근콘크리트로 타설되는 1, 2차 코핑부(63)(64)를 포함한다.

상기 연성기둥(62)은 단면의 교축방향 휨 강성을 작게 취할 수 있는 다주(多柱)형으로 배치되면서 동일 단면적을 갖는 장방형, 타원형, 정 타원형 등의 어느 일 단면형상으로 구성하되, 단면의 하중 분담율이 축방향력보다 휨 모멘트가 크도록 하기 위하여 단면 산정시 축강성이 확보 된 단면에서 단면의 장, 단변비를 1.5 : 1 내지 2 : 1 정도범위에서 조절하고 단변을 교축방향으로 배치하여, 상부하중을 지지할 수 있는 축강성을 확보하면서 휨에 대한 유연성을 높게 확보하는 구성으로 실시된다(도4, 도14 참조).

상기 1차 코핑부(63)는 수 개의 연성기둥(62)들이 양생 된 후에 상단면에 걸쳐서 수 개의 상부거더(53)들을 받쳐 지지하는 철근콘크리트 구성으로 타설 형성된다(도5, 도6 참조).

1차 코핑부(63)가 양생되면, 그 상단면에 수 개의 상부거더(53)들을 거치하고(도7 참조), 상기 1차 코핑부(63)와 상부거더(53)의 상방에 걸쳐서 강결부 보강철근(65)들과 연결슬래브(55)의 일체 타설을 위한 연결철근(66)들을 배근한 후에(도9 참조), 1차 코핑부(63)와 이 1차 코핑부(63)에 받쳐진 상부거더(53)들과 상부슬래브(54)를 일체화시키는 소정 규격의 거푸집을 가설하여 2차 코핑부(64)를 타설한다.

상기한 2차 코핑부(64)의 타설에 의하면, 1차 코핑부(63)와 이 1차 코핑부 (63)에 받쳐진 상부거더(53)들과 상부슬래브(54)의 끝단부 일부가 일체화되어 교각-거더 강결 코핑부로 형성된다(도8, 도10 참조).

상기한 공정으로 2차 코핑부(64)가 타설 양생되면, 2차 코핑부(64)의 외측단에서 보강토 옹벽(52)의 상단부를 거쳐 성토부(51)의 도로면과 연결되는 일정 길이의 연결슬래브(55)를 일체화시킬 수 있도록, 2차 코핑부(64)의 외측단에 돌출 된 연결철근(66)을 수용하여 소정 규격의 거푸집을 가설하고 철근콘크리트 연결슬래브 타설을 실시한다(도11, 도12 참조).

상기한 연결슬래브(55)의 타설공정에서 보강토 옹벽(52)의 상단부에는 고무 계열의 완충재(56)를 개재하여 실시할 수도 있다(도1 참조).

상기와 같은 일 실시예의 시공방법과 구성으로 실시되는 본 발명의 일체식 복합교대 교량의 특징은, 교각의 기둥부재를 부재의 축강성에 비해 휨에 대한 유연성이 큰 철근 콘크리트제의 연성기둥을 적용하고, 상기 연성기둥의 상단부에 상부거더를 받쳐 지지하는 1차 코핑부를 1차 타설하여 교각 구조체를 완성하며, 1차 코핑부의 상단면에 상부거더의 끝단부를 거치한 후 강결부 보강철근을 1차 코핑부의 상방과 상부슬래부 형성부에 배근하여서, 1차 코핑부과 상부거더 및 상부슬래브를 일괄 타설하여 교각과 상부거더 및 상부슬래브를 강결 코핑부로 일체화시키고, 교량에 연장하여 보강토 옹벽과 성토부를 연결하는 연결슬래브를 수평 연결철근을 설치하여 강결구조의 연결슬래브로 형성하며, 보강토 옹벽과 연결슬래브 사이에 고무계열의 완충재를 설치하여 연결슬래브와 보강토 옹벽이 직접 접하지 않도록 함에 있다.

상기와 같은 특징의 본 발명의 일체식 복합교대 구성을 이루기 위해서는 교 각과 상부거더 및 상부슬래브까지를 일체화한 강결 코핑부에 발생되는 부모멘트에 대한 기술적인 대처방안을 필요로 하는 바, 종래의 복합교대 구성에서는 이러한 부모멘트에 대한 처리가 곤란하여 교각과 상부거더 및 상부슬래브를 일체화하지 못하였다.

본 발명에서는 이러한 부모멘트에 대한 대처방안으로 부모멘트 발생을 효과적으로 감소시킴으로써 교각과 상부거더 일체화가 가능한 부모멘트 저감기술을 구현하고 있다.

즉 도13-14에 도시한 시공 중 구조계와 완성 후 구조계에서 파악되는 바와 같이, 부모멘트를 저감시키기 위하여 교각의 기둥부재를 부재의 축강성에 비해 휨에 대한 유연성이 큰 연성기둥을 적용하여 일체화 된 강결 코핑부 부분에 과다한 모멘트의 발생을 연성기둥의 회전변형으로 수용함으로서 발생모멘트를 감소시키는 효과를 유발하고, 교각을 1, 2 차 분할 시공하는 방법을 적용함으로서 시공 중 상부하중의 교각 전달시 강결부의 모멘트가 발생되지 않는 힌지구조를 형성하여 사하중에 의한 일체부의 모멘트 발생을 방지하고 활하중에 의한 모멘트만 발생되도록 하여 일체부의 모멘트 발생을 최소화시키는 구성을 구현하고 있는 것이다.

한편 상기와 같은 일체부의 모멘트 발생을 최소화하는 공법을 적용함으로서 과다한 철근보강이 필요없이, " ㄱ " 자형의 절곡 철근을 1차 코핑부 상방 및 상부거더들 사이, 상부슬래브부에 배근하는 것만으로 일체화가 가능하다(도9 참조).

본 발명을 실시함에 있어서 상술한 본 발명의 일 실시예의 일체식 복합교대 교량(50) 및 그 시공방법은 본 발명을 실시하는 바람직한 일 예를 제시한 것으로서 본 발명의 구성이 이에 국한되는 것은 아니며, 일부 구성요소들은 동일한 효과를 갖는 다른 구성으로 변경 실시할 수도 있는 것이다.

예를 들어 연성 교각의 외측에 실시되는 성토부를 위한 보강토 옹벽의 구성은 예시한 구성에도 조립구조가 다른 옹벽판재나 띠형 보강 와이어 등으로 형성된 다른 형태의 보강토 옹벽을 적용할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 일체식 복합교대 교량과 그 시공방법에 의하면, 교대의 시공을 단계별 시공방법과 연성 교각의 적용에 의하여, 교대 교각과 상부거더 및 상부슬래브의 일체화를 용이하게 실시할 수 있음으로서, 복잡한 구조보강이 필요없어 시공성을 향상시키고 시공 공기도 대폭 단축할 수 있다.

또한 연성 교각의 강결 코핑부는 라멘구조를 형성하여 교량의 구조적 안전성과 성능을 향상시키고, 복합 교대용 교각에 철근 콘크리트재의 연성기둥을 적용함으로서 발생모멘트의 감소 뿐만 아니라, 상부거더의 온도에 의한 신축을 제어하여 상부구조물의 온도변형의 영향이 옹벽구조물에 전달되는 것을 방지하여 옹벽 구조의 안전성을 증대시키는 효과도 있다.

또한 상기와 같은 본 발명의 특징 및 효과들은 종래의 일반 교대와 일체식 교대 및 복합교대들의 단점들은 제거하고 장점들은 취합하여,

복합교대 형식이면서도 일체식 교대의 장점인 교량받침과 신축이음장치의 제거에 따른 교량의 내구성 증대, 조인트부재의 유지관리 및 보수, 보강에 따른 비용의 감축효과와, 차량 주행성 향상 및 소음 억제의 효과를 가지며,

복합교대의 장점인 앞 성토부의 제거로 인한 도로 및 철로 횡단 교량의 연장길이 축소 효과와, 성토부의 수평하중 만을 지지하는 보강토 옹벽을 적용하여 고가(高架) 교대의 안전성 증대효과와, 무 토압형 철근 콘크리트재의 연성기둥에 의한 교각기둥 단면적 감소효과, 연결슬래브와 강결 코핑부의 일체화에 의한 내구성 증대 효과가 있다.
또한 연성기둥은 상부구조물의 수직하중에 만 구속되는 간단한 구조형식으로 구성되어 있어서, 구조해석에서 구조적 경계조건(boundary condition)이 간단하고 명확하여, 구조설계가 쉽고 이상응력의 발생이 제거되며 지진 등의 과대 응력에 대한 대처 설계에서 적은 부재와 좁은 단면적의 연성기둥으로도 용이하게 대처하여 시공비의 절감과 내진성을 높일 수 있다.
또한 선 발명의 일체식 교대 교량(30)에 개시된 강재 "H" 형 파일(21)들의 시공밥법 및 구성에 비하여, 철근 콘크리트재의 연성기둥을 설계상의 X,Y,Z 축과 정확하게 일치시켜 시공할 수 있어서 시공오차가 완전히 제거되므로, 시공오차에 의하여 사용 중에 발생할 수 있는 이상응력으로 인한 구조물의 균열이나 파손을 방지할 수 있다.
또한 복합교대의 특징인 앞 성토부의 제거로 교량의 길이를 단축할 수 있어 시공비를 절감할 수 있고, 교대 전면부의 공간 활용성을 높일 수 있다.
또한 교대가 설치되는 지리적 여건 상, 앞 성토부를 도저히 축조할 수 없는 지형에서도 적용이 가능한 지형적 한계성을 극복할 수 있고, 교대 설치 높이 한계성이 없으므로 고가(高架) 교량의 교대에 저렴하게 시공할 수 있다.

또한 성토부 내에 말뚝 파일 설치가 불필요하고 파일수와 시공방법의 제한을 받지 않으므로 교각 설치부의 지질 여건 범용성 확보와, 시공시 저 소음화로 주변 환경에 저촉 받지 않는 공사현장의 범용성 증대 등의 효과를 확보함으로서, 복합교대 교량의 적용을 활성화시키고 교량 건설의 경제성을 현저히 증대시키는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 성토부에 수평으로 매입되는 띠형 보강 판재들에 의하여 각각의 후면부에 연결 지지되는 수 개의 조립식 판재로 된 성토부 보강용의 보강토 옹벽과, 이 보강토 옹벽의 내측편으로 일정 간격을 두고 설치 된 교각으로 이루어진 복합 교대가 적용되는 교량에 있어서,

   지면에 매입 된 철근콘크리트 기초구조물에 지지되고, 기둥부재의 축강성에 비해 휨에 대한 유연성이 크며, 축강성이 확보 된 단면에서 단면의 장,단변비가 1.5:1 내지 2:1 의 범위 내에서 기하 형상을 가지도록 하고 단변이 교축방향으로 배치되는 적어도 1개 이상의 다주형 철근콘크리트 연성기둥과;

   이 연성기둥들의 상단면에 걸쳐서 상부거더들의 끝단부를 받쳐 지지하도록 일체로 형성 된 1차 코핑부와;

   상기 1차 코핑부의 외측편과 상부거더들 끝단부 사이와 상부슬래브에 걸쳐서 배근되는 강결부 보강철근과;

   상기 1차 코핑부와, 상기 1차 코핑부에 받쳐진 상부거더들의 끝단부와, 상부슬래브와, 강결부 보강철근, 연결슬래브를 위한 연결철근이 일체로 타설되어 강결 코핑부로 일체화 된 철근콘크리트 2차 코핑부와;

   상기 2차 코핑부의 외측단에 잇대어서 보강토 옹벽의 상단부로 일정 길이 연장되게 돌출 된 연결철근과 함께 일체로 타설 된 철근콘크리트 연결슬래브와;

   상기 연결슬래브와 보강토 옹벽의 상단 간에 고무 계열의 완충재를 개재시켜구성함을 특징으로 하는 일체식 복합교대 교량.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 성토부에 수평으로 매입되는 띠형 보강 판재들에 의하여 각각의 후면부에 연결 지지되는 수 개의 조립식 판재로 된 성토부 보강용의 보강토 옹벽과, 이 보강토 옹벽의 내측편으로 일정 간격을 두고 설치 된 교각으로 이루어진 복합 교대를 시공함에 있어서,

   교각 기초물에 적어도 1개 이상의 다주형 철근콘크리트 연성기둥을 세워 설치하는 철근콘크리트 연성기둥 시공단계와,

   상기 단계로 시공 된 철근콘크리트 연성기둥의 상단에 상부거더들을 직접적으로 받쳐 지지하는 1차 코핑부를 일체로 철근 콘크리트 타설 시공하는 1차 코핑부 시공단계와,

   상기 단계로 시공 된 철근콘크리트 연성기둥 1차 코핑부의 상단면에 상부거더들을 받쳐 지지하는 상부거더 거치단계와,

   상기 1차 코핑부의 상방 및 상기 1차 코핑부의 상단면에 거치 된 상부거더들의 사이 및 상부 슬래브의 타설위치에 걸쳐 설치되는 강결부 보강철근 배근 및 연결슬래브 설치를 위한 연결철근을 배근하는 강결부 보강철근 시공단계와,

   상기 연성기둥의 1차 코핑부와 이들에 받쳐진 상부거더들 일부분을 일체화시키면서 상부슬래브를 함께 일체로 콘크리트를 타설하는 2차 코핑부 시공단계와,

   상기 단계로 시공 된 1차 코핑부와 상부거더와 상부슬래브 일체형 2차 코핑부의 외측 상단에서, 성형될 연결슬래브의 하단면과 보강토 옹벽의 상단부 간에 일정 폭의 완충재를 개재시킨 후, 보강토 옹벽의 상단부를 거쳐 성토부의 상단으로 일정 길이 연장 된 철근콘크리트 연결슬래브를 일체로 타설 형성하는 연결슬래브 시공단계로 구성함을 특징으로 하는 일체식 복합교대 시공방법.
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